KR20220047859A - 클러치 액추에이터 및 통합 냉각제 펌프 기능을 갖춘 작동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 전동식으로 구동될 수 있고 클러치(3)를 작동시키기 위한 전기 기계식 클러치 액추에이터(2) 및 전동식으로 구동될 수 있고 유압 매체를 공급하기 위한 펌프(4)를 갖는 자동차의 드라이브 트레인용 작동 장치(1)에 관한 것으로서, 상기 클러치 액추에이터(2)와 상기 펌프(4)는 공통 전기 모터(5)에 의해 구동될 수 있다.

Description

클러치 액추에이터 및 통합 냉각제 펌프 기능을 갖춘 작동 장치

본 발명은, 전용 하이브리드 변속기(DHT 변속기), 전동식으로 구동될 수 있고 클러치를 작동시키기 위한 전기 기계식 클러치 액추에이터 및 전동식으로 구동될 수 있고 유압 매체를 공급하기 위한 펌프를 갖는 자동차의 드라이브 트레인용 작동 장치에 관한 것이다.

종래 기술에는 이미, 펌프 모터로서 전기 모터가 냉각제 공급과 같은 유압 매체 공급을 위해 또는 클러치 작동을 위해 펌프를 구동하는 전기식 펌프 액추에이터(EPA)들이 공지되어 있다. 예를 들어, WO 2012/113 368 A2호는 클러치 근처에 배치된 유압 작동 실린더를 갖고 특히, 클러치를 작동시키기 위한 유압 장치를 개시하며, 이 경우 상기 작동 실린더는 유압 라인을 통해 체적 유량 소스와 연결되어 있고, 그리고 상기 체적 유량 소스의 체적 유량은 상기 유압 장치에 할당된 센서의 신호에 따라 제어 유닛에 의해 제어될 수 있으며, 이때 상기 체적 유량 소스는 공통 하우징 내에 배치된 전기 모터와 유압 펌프의 조합에 의해 형성되어 있다.

또한, 예컨대 WO 2015/149 778 A1호와 같은 다른 문헌은, 변속기 액추에이터 장치의 도움으로 선택 및 변속될 수 있는 복수의 단을 포함하는 변속기의 유체 작동을 위한 그리고 트윈 클러치의 2개의 부분 클러치의 유체 작동시키기 위한 변속기 제어기를 개시한다. 이 경우 상기 변속기 제어기는 2개의 역전 펌프 액추에이터를 포함하며, 상기 역전 펌프 액추에이터들에는 각각 부분 클러치 중 하나가 할당되어 있고, 상기 부분 클러치는 각각 2개의 연결부를 가지며, 이들 연결부에는 제3 연결부로서 탱크 연결부를 갖는 유체 AND 밸브가 연결되어 있으며, 이 경우 변속기 액추에이터 장치는 유체 OR 밸브를 통해 2개의 역전 펌프 액추에이터에 연결되어 있다.

또한, WO 2015/117 612 A2호와 같은 추가 문헌은 자동차의 클러치를 작동시키기 위한 유성 롤링 나사산 스핀들을 구비한 모듈식 클러치 작동기를 개시한다. 냉각제 펌프는 별도의 드라이브를 통해 구동된다.

그러나 종래 기술은 클러치 액추에이터와 냉각제 펌프의 전기 기계식 구동을 위해 항상 2개의 별도 모터가 필요하다는 단점이 있으며, 이는 2개의 모터 제공으로 인해 비용 집약적이거나 냉각제 순환 및 클러치 작동이 전기 펌프 액추에이터(EPA)에 의해 수행되는 것과 같이 공통 펌프에 의해 전기 유압식으로 구동되며, 그러나 이는 건식 전기 기계식 액추에이터에는 사용될 수 없다.

따라서 본 발명의 과제는, 종래 기술의 단점들을 피하거나 적어도 완화하는 것이다. 특히, 유압 유체 공급을 구동하고 클러치 작동을 (건식) 전기 기계식 액추에이터로 구현하는 작동 장치가 제공되어야 한다. 또한, 작동 장치의 부품 수가 감소되어야 한다.

상기 과제는, 클러치 액추에이터 및 펌프가 공통 전기 모터에 의해 구동될 수 있음으로써 종래의 장치에서 본 발명에 따라 해결된다. 따라서 공통 전기 기계는 펌프를 구동하고 클러치 작동을 위한 전기 기계식 액추에이터를 구동하기 위해 사용된다. 다시 말해서, 펌프는 클러치를 작동시키기 위한 전기 모터의 각 회전 시 함께 구동될 수 있다.

이것은, 유압 매체 공급, 특히 냉각제 순환을 구동하기 위한 별도의 펌프가 필요하지 않아 필요한 부품 수가 감소하고 작동 장치가 더 콤팩트하고 경제적인 비용으로 형성될 수 있다는 이점이 있다.

바람직한 실시 형태들은 종속항들에 청구되고 이하에서 더 상세히 설명된다.

바람직한 일 실시 형태에 따르면, 작동 장치는 클러치 액추에이터와 펌프 사이에 배치되는 프리휠을 가질 수 있다. 이것은, 펌프 및 전기 모터의 결합체와 전기 기계식 클러치 액추에이터 사이에 프리휠이 배치되어 있고, 이때 상기 프리휠은 상기 전기 모터가 클러치를 작동할 수 있게 한다는 것을 의미한다. 프리휠을 제공함으로써 전기 모터는 클러치 액추에이터를 능동적으로 리셋할 수 없지만, 이는 리셋을 위해 클러치에 저장된 에너지, 예를 들어 반동 스프링으로 인해 필수적이지는 않다. 클러치 작동에서는 일반적으로, 프리휠이 제공되지 않을 경우 클러치 액추에이터가 클러치를 더 빨리 리셋할 수 있는 인장력이 전달되지 않기 때문에 반동 스프링과 같이 클러치에 저장된 에너지에 의한 리셋과 비교해 역학 단점이 없다. 필요한 경우 클러치 액추에이터는 클러치의 리셋을 의도한 대로 늦출 수 있다. 따라서 본 발명에 따르면, 클러치의 끝 위치에 도달했을 때 프리휠을 통해 전기 모터를 더 회전시키는 것이 가능하며, 이는 프리휠 없이는 불가능하다. 따라서 펌프는, 최대 클러치가 다시 작동되어야 하는 시점까지 임의의 시간 길이 동안 전기 모터의 추가 회전에 의해 구동될 수 있다.

실시 형태의 바람직한 일 개선예에서, 펌프는 프리휠과 전기 모터 사이에 배치될 수 있거나 전기 모터는 프리휠과 펌프 사이에 배치될 수 있다. 이것은 펌프가 프리휠과 동일한 전기 모터의 측면 또는 반대편 측면에 배치될 수 있음을 의미한다. 따라서 프리휠은 전기 모터와 펌프 사이에 배치되지 않는 것이 중요하다.

또한, 클러치 액추에이터가 선형 액추에이터로서 형성되는 경우가 바람직하며, 상기 선형 액추에이터는 전기 모터의 회전 운동을 회전-선형 변속기에 의해 클러치를 작동시키기 위한 선형 운동으로 변환할 수 있다. 따라서 클러치는 간단한 방식으로 전기 기계식으로 작동될 수 있다.

선형 액추에이터의 회전-선형 변속기는 볼 타입 선형 드라이브(ball-type linear drive)로서 형성된 경우가 합목적적이다. 볼 타입 선형 드라이브들은 바람직하게는 회전 운동을 선형 운동으로 변환하는 데 특히 견고하고 콤팩트한 것으로 입증되었다.

또한, 선형 액추에이터의 회전 선형 변속기가 비자동 잠금식(non-self locking)으로 형성된 경우가 바람직하다. 그 결과 클러치의 자동 리셋이 가능하게 되어 클러치 액추에이터가 프리휠에 의해 전기 모터의 회전 운동에서 결합 해제되면 상기 클러치는 안정적인 상태를 취할 수 있다.

또한, 클러치 액추에이터가 레버 액추에이터를 갖는 경우가 바람직하다. 상기 레버 액추에이터는 자동 개방 레버 액추에이터 또는 힌지 레버 액추에이터로서 형성될 수 있다. 레버 액추에이터는 바람직하게는 크로스 헤드를 가지며, 이 크로스 헤드의 변위는 선형 액추에이터의 선형 운동에 의해 클러치가 작동되도록 한다. 따라서 클러치 작동을 유지하려면 전기 모터에 전류가 공급되어야 한다. 전원이 차단되면, 클러치는 비작동/안정적인 상태를 취한다. 따라서 본 발명에 따른 장치는, 냉각될 부품들의 과열을 방지할 수 있도록 비교적 짧은 시간 동안만 클러치가 작동되어야 하는 경우에 특히 유의적이다.

바람직한 일 실시 형태에 따르면, 펌프와 전기 모터의 입력 샤프트 사이에 추가 프리휠이 배치될 수 있다. 결과적으로 클러치가 작동될 때 펌프가 더 이상 함께 회전하지 않기 때문에 클러치의 작동 역학이 증가될 수 있다.

바람직한 실시 형태의 일 개선예에서, 전기 모터는 클러치를 작동시키기 위해 제1 회전 방향으로 그리고 펌프를 구동하기 위해 제2 회전 방향으로 구동될 수 있다. 따라서 펌프는 전기 모터가 역 방향으로 회전할 때만 구동된다. 그러므로 펌프와 전기 기계식 클러치 작동이 동시에 구동될 필요가 없기 때문에 더 낮은 출력을 갖는 전기 모터가 사용될 수 있다.

바람직한 일 실시 형태에서, 클러치는 체결 해제되도록 작동될 수 있는 정상 체결된 클러치(normally closed clutch)로서 또는 체결되도록 작동될 수 있는 정상 체결 해제된 클러치(normally open clutch)로서 형성되어 있다. 이것은 클러치가 정확히 하나의 안정적인 상태를 갖는다는 것을 의미한다. 바람직하게 클러치가 체결 해제된 시간보다 더 많은 시간 동안 체결되어 있어야 하는 경우 클러치는 정상 체결된 클러치로서 형성되어 있다. 바람직하게 클러치가 체결된 시간보다 더 많은 시간 동안 체결 해제되어 있어야 하는 경우 클러치는 정상 체결 해제된 클러치로서 형성되어 있다. 클러치는 작동을 위해 전원이 공급되어야 하고 전원이 차단될 때 안정적인 상태를 취하도록 형성되어 있다. 정상 체결 해제된 클러치에서 안정적인 상태는 체결 해제된 상태이다. 정상 체결된 클러치에서 안정적인 상태는 체결된 상태이다.

다시 말해서, 본 발명은 클러치를 작동시키기 위해 예를 들어 스크류 드라이브로서 형성된 클러치 액추에이터와 모터-펌프 결합체 사이에 프리휠이 배치되는 작동 장치에 관한 것이다. 그 결과 클러치가 엔진에 의해 작동될 수 있다. 모터-펌프 결합체는 예를 들어, 냉각제 펌프와 전기 모터에 의해 형성될 수 있으며, 이 경우 냉각제 펌프는 예를 들어 전기 모터에 직접 플랜지 결합되어 있다. 펌프는 프리휠을 향하는 모터의 일 측면에 배치될 수 있거나 프리휠로부터 떨어져서 마주보는 모터의 일 측면에 배치될 수 있다. 따라서 프리휠은 전기 모터와 펌프 사이에 직접 배치되어 있지 않다. 작동 장치에 프리휠을 제공함으로써 클러치 액추에이터는 전기 모터에 의해 능동적으로 복귀될 수 없다. 클러치는 일반적으로 클러치의 반동 스프링을 통해 리셋된다. 이는 리셋을 위한 에너지가 클러치에 저장되어 사용될 수 있음을 의미한다. 클러치 액추에이터는 필요한 경우 특히 리셋을 늦출 수 있다.

프리휠의 배치는, 클러치의 끝 위치에 도달한 후에도 프리휠 없이는 불가능한 전기 모터를 계속 회전할 수 있음을 의미한다. 따라서 새로운 클러치 작동이 필요할 때까지 일정 시간 동안 전기 모터를 추가로 회전시켜 펌프를 구동할 수 있다. 상기와 같은 배치는 클러치가 비교적 짧은 시간 동안만 작동되어야 하는 경우에 특히 바람직한데, 그 이유는 클러치가 긴 시간 동안 작동될 때는 냉각될 부품들의 과열을 방지할 수 없기 때문이다.

이하에서는 본 발명이 도면들을 사용하여 설명된다. 도면부에서:
도 1은 본 발명에 따른 작동 장치의 개략도를 도시한다.
도면들은 단지 개략적으로 도시된 상태이며 본 발명을 이해하기 위한 용도로만 사용된다. 동일한 요소들에는 동일한 도면 번호가 제공되었다.

도 1은 자동차의 드라이브 트레인을 위한 본 발명에 따른 작동 장치(1)의 개략도를 도시한다. 상기 작동 장치(1)는 전기 기계식 클러치 액추에이터(2)를 구비한다. 상기 클러치 액추에이터(2)는 클러치(3)를 작동시키기 위해 설계되었다. 클러치 액추에이터(2)는 전동식으로 구동될 수 있다. 작동 장치(1)는 유압 매체를 공급하기 위한 펌프(4)를 구비한다. 상기 펌프(4)는 전동식으로 구동될 수 있다. 본 발명에 따르면, 클러치 액추에이터(2)와 펌프(4)는 공통 전기 모터(5)에 의해 구동될 수 있다.

클러치 액추에이터(2)와 펌프(4) 및 전기 모터(5)의 결합체 사이에는 프리휠(6)이 배치되어 있다. 상기 프리휠(6)은 클러치(3)가 전기 모터(5)를 통해 작동될 수 있도록 한다. 도시된 실시 형태에서, 펌프(4)는 프리휠(6)과 전기 모터(5) 사이에 배치되어 있다. 그러나 전기 모터(5)는 또한 프리휠(6)과 펌프(4) 사이에도 배치될 수 있다. 이것은, 후자의 경우가 도시되지 않더라도 펌프(4)가 프리휠(6)을 향하는 전기 모터(5)의 일 측면에 또는 프리휠(6)로부터 떨어져서 마주보는 전기 모터(5)의 일 측면에 배치될 수 있음을 의미한다. 클러치 작동을 가능하게 하기 위한 프리휠(6)은 펌프(4)와 전기 모터(5) 사이에는 배치될 수 없는데, 그 이유는 본 발명에 따르면 프리휠(6)은 전기 모터(5)의 작동으로부터 클러치(3)의 리셋을 분리하기 때문이다.

특히, 펌프(4)는 냉각제 펌프(7)로서 형성되어 있다. 상기 냉각제 펌프(7)는 예를 들어, 전기 모터(5) 상에 직접 플랜지 결합될 수 있다. 도시되지 않았더라도 전기 모터(5)의 입력 샤프트와 펌프(4) 사이에는 추가 프리휠이 제공될 수 있다. 그 결과 펌프(4)는, 클러치 액추에이터(2)가 전기 모터(5)의 제1 회전 방향으로 구동될 수 있고, 그리고 펌프(4)가 전기 모터(5)의 제2 회전 방향으로 구동될 수 있도록 전기 모터(5)와 연결될 수 있다. 이것은 펌프(4)가, 클러치(3)가 작동되지 않을 때만 구동된다는 것을 의미한다.

클러치 액추에이터(2)는 선형 액추에이터(8)로서 형성되어 있다. 상기 선형 액추에이터(8)는 전기 모터(5)의 회전 운동을 회전-선형 변속기에 의해 클러치(3)를 작동시키기 위한 선형 운동으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 회전-선형 변속기는 볼 타입 선형 드라이브로서 형성되어 있다. 특히, 선형 액추에이터(8)의 회전-선형 변속기는 비자동 잠금식으로 형성되어 클러치(3)가 리셋될 수 있다.

클러치 액추에이터(2)는 레버 액추에이터(9)를 구비한다. 레버 액추에이터(9)는 힌지 액추에이터 레버(10)와 크로스 헤드(11)를 갖는다. 회전-선형 기어의 선형 운동은 크로스 헤드(11)를 이동시키고, 그 결과 힌지 액추에이터 레버(10)가 자신의 레버 조인트(12)를 중심으로 이동되어 도시된 실시 형태에서 정상 체결 해제된 클러치(13)로서 형성된 클러치(3)를 작동, 여기서는 체결 해제한다. 작동 베어링(14), 즉 해제 베어링 또는 결합 베어링은 힌지 액추에이터 레버(10)에 의해 변위된다.

1 작동 장치
2 클러치 액추에이터
3 클러치
4 펌프
5 전기 모터
6 프리휠
7 냉각제 펌프
8 선형 액추에이터
9 레버 액추에이터
10 힌지 액추에이터 레버
11 크로스 헤드
12 레버 조인트
13 정상 체결 해제된 클러치
14 작동 베어링

Claims (10)

1. 전동식으로 구동될 수 있고 클러치(3)를 작동시키기 위한 전기 기계식 클러치 액추에이터(2) 및 전동식으로 구동될 수 있고 유압 매체를 공급하기 위한 펌프(4)를 갖는 자동차의 드라이브 트레인용 작동 장치(1)로서, 상기 클러치 액추에이터(2)와 상기 펌프(4)가 공통 전기 모터(5)에 의해 구동될 수 있는 것을 특징으로 하는, 작동 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 작동 장치(1)가 상기 클러치 액추에이터(2)와 상기 펌프(4) 사이에 배치된 프리휠(6)을 갖는 것을 특징으로 하는, 작동 장치(1).
3. 제2항에 있어서, 상기 펌프(4)가 상기 프리휠(6)과 상기 전기 모터(5) 사이에 배치되거나 상기 전기 모터(5)가 상기 프리휠(6)과 상기 펌프(4) 사이에 배치된 것을 특징으로 하는, 작동 장치(1).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클러치 액추에이터(2)가 선형 액추에이터(8)로서 형성되어 있고, 이 선형 액추에이터는 상기 전기 모터(5)의 회전 운동을 회전-선형 변속기에 의해 상기 클러치(3)를 작동시키기 위한 선형 운동으로 변환할 수 있는 것을 특징으로 하는, 작동 장치(1).
5. 제4항에 있어서, 상기 선형 액추에이터(8)의 회전-선형 변속기가 볼 타입 선형 드라이브로서 형성된 것을 특징으로 하는, 작동 장치(1).
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 선형 액추에이터(8)의 회전-선형 변속기가 비자동 잠금식으로 형성된 것을 특징으로 하는, 작동 장치(1).
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클러치 액추에이터(2)가 레버 액추에이터(9)를 갖는 것을 특징으로 하는, 작동 장치(1).
8. 제6항에 있어서, 상기 레버 액추에이터(9)가 힌지 액추에이터 레버(10) 및 크로스 헤드(11)를 갖고, 상기 크로스 헤드(11)의 이동은 상기 회전-선형 변속기의 선형 운동과 결합된 것을 특징으로 하는, 작동 장치(1).
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 펌프(4)와 상기 전기 모터(5)의 입력 샤프트 사이에 추가 프리휠이 배치된 것을 특징으로 하는, 작동 장치(1).
10. 제6항에 있어서, 상기 전기 모터(5)가 상기 클러치(3)를 작동시키기 위한 제1 회전 방향 및 상기 펌프(4)를 구동하기 위한 제2 회전 방향으로 구동될 수 있는 것을 특징으로 하는, 작동 장치(1).
    
    
    
    

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